操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--蘋果問題

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文檔簡介

1、　　《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)　　題目名稱：蘋果問題　　專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)　　班級： 　　姓名：

2、　　學(xué)號： 　　目錄　　目錄1　　1．設(shè)計(jì)題目與要求2　　1.1設(shè)計(jì)目的2

3、;　　1.2設(shè)計(jì)要求2　　2．總體設(shè)計(jì)思想2　　2.1總體設(shè)計(jì)思想2　　3．功能設(shè)計(jì)3　　3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3　　3.2

4、模塊說明3　　3.3 各模塊的算法流程圖4　　3.4 P、V原語的描述7　　4 .開發(fā)平臺及程序清單的主要部分8　　4.1開發(fā)平臺8　　5. 運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況

5、分析9　　5.1運(yùn)行結(jié)果9　　6. 自我評價(jià)與總結(jié)10　　7. 參考資料11　　附錄12　　程序源代碼：13</b&g

6、t;　　1．設(shè)計(jì)題目與要求　　1.1設(shè)計(jì)目的　　通過實(shí)現(xiàn)吃水果問題的同步,深入了解和掌握進(jìn)程同步的原理。　　1.2設(shè)計(jì)要求<p&

7、gt;　　吃水果問題的描述:　　桌子上有一只盤子，最多可容納兩個(gè)水果，每次只能放入或者取出一個(gè)水果。爸爸專門向盤子中放蘋果（apple），媽媽專門向盤子中放橘子（orange），兩個(gè)兒子專門等待吃盤子中的橘子，兩個(gè)女兒專門等吃盤子中的蘋果。　　2．總體設(shè)計(jì)思想

8、;　　2.1總體設(shè)計(jì)思想　　這是進(jìn)程同步與互斥問題的模擬，可以把向盤子放或取水果的每一個(gè)過程可以轉(zhuǎn)為一個(gè)進(jìn)程的操作，這些進(jìn)程是互斥的，同時(shí)也存在一定的同步關(guān)系。通過編程實(shí)踐時(shí)，實(shí)際是隨機(jī)的調(diào)用一個(gè)進(jìn)程的操作，而這些進(jìn)程的操作相當(dāng)于程序中的函數(shù)調(diào)用。而計(jì)算機(jī)在執(zhí)行時(shí)每一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)操作，這就是互斥的表現(xiàn)。同步的模擬可以類似于函數(shù)調(diào)用

9、時(shí)的前提關(guān)系即先決條件。這樣進(jìn)程同步模擬就完全可以通過函數(shù)的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。　　具體的每一個(gè)操作的對應(yīng)的函數(shù)的關(guān)系：　　爸爸向盤子中放一個(gè)蘋果：Father()　　媽媽向盤子中放一個(gè)橘子：Mother()　　兒子1從盤子取一個(gè)橘子：Son1()<

10、p>　　兒子2從盤子取一個(gè)橘子：Son2()　　女兒1從盤子取一個(gè)橘子：Daugther1()　　女兒2從盤子取一個(gè)橘子：Daugther2()　　3．功能設(shè)計(jì)　　3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

11、　　(1)用一個(gè)整型變量Plate_Size表示盤子里的水果數(shù)量，初始值為0，當(dāng)放水果時(shí)Plate_Size加1，取水果時(shí)Plate_Size減1。變量Plate_Size的最大值為2，當(dāng)為2時(shí)表示盤子已經(jīng)滿，此時(shí)若進(jìn)行放水果操作，放水果將處于等待狀態(tài)；為0時(shí)表示盤子為空，此時(shí)若進(jìn)行取水果操作，取水果操作將處于等待狀態(tài)，Plate_Size是爸爸和媽媽進(jìn)行放水果的私有信號量。　　(2)整型變量o

12、range和apple分別表示盤子中的橘子和蘋果數(shù)目，初始都為0，其中orange是兒子的私有變量，apple是女兒的私有變量，盤子中的總水果數(shù)是 Plate_Size=apple+orange。　　(3)用6個(gè)bool型的變量 Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六個(gè)進(jìn)程是否處于等待狀態(tài)。處于

13、等待時(shí)，變量值為true。　　(4)兩個(gè)放水果進(jìn)程同時(shí)處于等待狀態(tài)時(shí)，若有取水果的操作將自動(dòng)執(zhí)行等待的放水果進(jìn)程，執(zhí)行按等待的先后順序自動(dòng)調(diào)用；兩個(gè)取蘋果或橘子進(jìn)程同時(shí)候處于等待狀態(tài)，若有放蘋果或橘子的操作將自動(dòng)執(zhí)行等待的取進(jìn)程，進(jìn)行按等待的先后順序自動(dòng)調(diào)用。　　(5)用一個(gè)隨機(jī)的函數(shù)產(chǎn)生0—5的6個(gè)整數(shù)，分別對應(yīng)六個(gè)進(jìn)程的調(diào)用。

14、　　3.2模塊說明　　3.2.1 主函數(shù)　　用一個(gè)隨機(jī)的函數(shù)產(chǎn)生0—5的6個(gè)整數(shù)，即 i=rand()%6，分別對應(yīng)六個(gè)進(jìn)程的調(diào)用，調(diào)用的次數(shù)可以通過修改K值來實(shí)現(xiàn)，for(k=0;k<10;k++)，本程序共產(chǎn)生了10次隨機(jī)的調(diào)用進(jìn)程。

15、;　　3.2.2 6個(gè)進(jìn)程函數(shù)　　爸爸向盤子中放一個(gè)蘋果操作：Father()　　媽媽向盤子中放一個(gè)橘子操作：Mother()　　兒子1從盤子取一個(gè)橘子操作：Son1()　　兒子2從盤子取一個(gè)橘子操作：Son2()<p

16、>　　女兒1從盤子取一個(gè)橘子操作：Daugther1()　　女兒2從盤子取一個(gè)橘子操作：Daugther2()　　3.2.3 Print函數(shù)　　用于輸出盤子中蘋果和橘子的個(gè)數(shù)，水果總個(gè)數(shù)及哪些進(jìn)程處于等待狀態(tài)。　　3.3 各模塊的算法流程圖

17、　　3．3．1放水果操作　　A、爸爸放蘋果進(jìn)程的操作流程圖：　　B、媽媽放橘子進(jìn)程的操作流程圖　　3．3．2取水果操作　　兒子1取橘子的操作流程圖　　女兒i取蘋果的操作流程圖<p&g

18、t;　　3.4 P、V原語的描述　　Semaphore Plate_Size　　Semaphore apple　　Semaphore orange　　Father()

19、　　{　　While(true)　　{　　P(Plate_Size)　　P(mutex)　　父親向盤子中放進(jìn)一個(gè)蘋果

20、;　　V(apple)　　V(mutex)　　}　　}　　Mother()<

21、;/b>　　{　　While(true)　　{　　P(Plate_Size)　　P(mutex)</p&

22、gt;　　母親向盤子中放進(jìn)一個(gè)桔子　　V(orange)　　V(mutex)　　}　　}</

23、p>　　Son(i)　　{　　While(true)　　{　　P(Plate_Size)

24、　　P(mutex)　　P(apple)　　兒子從盤子中走一個(gè)桔子　　V(orange)　　V(mutex)</p

25、>　　}　　}　　Daughter (i)　　{　　While(true)<b&g

26、t;　　{　　P(Plate_Size)　　P(mutex)　　女兒從盤子中走一個(gè)蘋果　　V(apple)　　V(m

27、utex)　　}　　}　　4 .開發(fā)平臺及程序清單的主要部分　　4.1開發(fā)平臺　?。?）使用系統(tǒng)

28、：Ｗindows XP　　（2）使用語言：C++　?。?）開發(fā)工具：Visual C++ 6.0　　5. 運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況分析　　5.1運(yùn)行結(jié)果　　第一次運(yùn)行結(jié)果為：<

29、;/b>　　第二次運(yùn)行結(jié)果為：　　6. 自我評價(jià)與總結(jié)　　此次試驗(yàn)是完全在小組合作下完成的，首先在分析問題并把問題轉(zhuǎn)化為編程問題，對進(jìn)程同步理解的比較透徹；其次我用了個(gè)隨機(jī)函數(shù)來調(diào)用相應(yīng)的進(jìn)程函數(shù)，這對進(jìn)程間的同步和等待狀態(tài)有很好的說明和十分的全面；再次我們設(shè)了六個(gè)bo

30、ol型的變量來表示各進(jìn)程時(shí)候處于等待狀態(tài)，還設(shè)置了相應(yīng)的整型變量來解決等待進(jìn)程在適當(dāng)?shù)臈l件下自動(dòng)調(diào)用的先后問題。　　任有不足之處，由于各進(jìn)程調(diào)用是隨機(jī)的，在某個(gè)處于等待狀態(tài)時(shí)，可以還能被調(diào)用，事實(shí)上這不是很合理。因?yàn)樘幱诘却隣顟B(tài)的進(jìn)程就不可能在被分配調(diào)用。再有就是程序有些代碼部分有重的，可以把這些重復(fù)執(zhí)行的代碼寫成函數(shù)，需要用時(shí)直接調(diào)用代碼函數(shù)。　　這次

31、自己的收獲還是不小，首先使我們提高了分析問題，并根據(jù)需求轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)的能力；其次也豐富了自己編寫程序，調(diào)試程序的經(jīng)驗(yàn)，這使得我編程時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤的認(rèn)識，并如何去避免產(chǎn)生了新的認(rèn)識。　　對于此題我覺得除了可以用隨機(jī)函數(shù)來產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來調(diào)用相應(yīng)的進(jìn)程函數(shù)，也可以用人輸入的方式來選擇調(diào)用相應(yīng)的進(jìn)程函數(shù)，這樣可以會麻煩些，不過對進(jìn)程同步的模擬可能會更加透徹。<p&g

32、t;　　總的來說這次試驗(yàn)比較成功，加深我了進(jìn)程的理解，同時(shí)也提高了自己的編程的能力。編程是個(gè)長久的過程，平時(shí)要多去動(dòng)手實(shí)踐，去提高自己分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。　　7. 參考資料　　[1]宗大華，宗濤，陳吉人著操作系統(tǒng) 北京：人民郵電出版社，2009　　[2]

33、李愛華，程磊著面相對象程序設(shè)計(jì)（C++語言）北京: 清華大學(xué)出版社，2010　　[3]宋曉宇， windows操作系統(tǒng)核心編程實(shí)驗(yàn)教程中國鐵道出版社　　[4]張麗芬劉利雄王金玉編著操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程清華大學(xué)出版社　　附錄<p

34、>　　程序源代碼：　　#include<time.h> //用到了time函數(shù)，所以要有這個(gè)頭文件　　#include<stdlib.h> //用到了srand函數(shù)，所以要有這個(gè)頭文件　　#include<iostream.

35、h> 　　int Plate_Size=0; //表示盤子中當(dāng)前有幾個(gè)水果　　int orange=0,apple=0; //表示盤子中orange和apple的個(gè)數(shù)　　bool Father_lag,Mother_lag,Son1_lag,Son2_lag,Daughter1_lag,Daught

36、er2_lag; //六個(gè)進(jìn)程處于等待時(shí)，變量值為true　　void main() //main()函數(shù)，實(shí)現(xiàn)其他功能函數(shù)的調(diào)用　　{ void Print(); //函數(shù)聲明　　void Father();　　void Mother();</p&g

37、t;　　void Son1();　　void Son2();　　void Daughter1();　　void Daughter2();　　int k;　　srand((

38、unsigned)time(NULL));//srand()函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)以當(dāng)前時(shí)間開始的隨機(jī)種子 　　for(k=0;k<10;k++)　　{ cout<<"第"<<k+1<<"次操作:"<<endl; //printf("第%d次操作:\n&qu

39、ot;,k+1);　　int i=rand()%6; //隨進(jìn)生成6以內(nèi)的整數(shù)，即0-5的6個(gè)整數(shù)　　Plate_Size=apple+orange;　　int MonFa_c,Daughter_b,Son_a; //for語句的局部變量，控制進(jìn)程等待的優(yōu)先次序,MonFa_c=2,Mather()執(zhí)行

40、，MonFa_c=1，F(xiàn)ather()執(zhí)行　　switch(i) //0為Father()調(diào)用，1為Mother()調(diào)用，2、3為Son1()、Son2()調(diào)，4、5為Daughteri()調(diào)用　　{ case 0:　　cout<<"Father調(diào)用."<<

41、endl;　　if(Plate_Size==2)　　{　　Father_lag=true; //Father()等待　　Print();　　if(Mot

42、her_lag==false)　　MonFa_c=1; 　　}　　else　　{　　Fathe

43、r();　　if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true))　　{　　if(Daughter_b==1)　　{&

44、lt;/p>　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　Daughter1(); //處于等待的Daughter1自動(dòng)調(diào)用　　Daughter_b=2; //優(yōu)先級讓給Daughter2　　}

45、;　　else 　　{　　Daughter2_lag=false;//Daughter2等待取消　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動(dòng)調(diào)用

46、　　Daughter_b=1; //優(yōu)先級讓給Daughter1　　}　　}　　else　　{

47、　　if(Daughter1_lag==true)　　{　　Daughter1_lag=false;//Daughter1等待取消　　Daughter1(); //處于等待的Daughter1()自動(dòng)調(diào)用　　Dau

48、ghter_b=0; //沒有等待的Dauther進(jìn)程　　}　　else if(Daughter2_lag==true)　　{　　Daughter2_lag=false;//Daughter2等待

49、取消　　Daughter2(); //處于等待的Daughter2()自動(dòng)調(diào)用　　Daughter_b=0;　　}　　}　　}<

50、/b>　　break;　　case 1:　　cout<<"Mother調(diào)用."<<endl;　　if(Plate_Size==2)</p&g

51、t;　　{　　Mother_lag=true; //Mother()等待　　Print();　　if(Father_lag==false)　　MonFa_c=2; <

52、/p>　　}　　else　　{　　Mother();　　if((Son1_lag==true

53、)&&(Son2_lag==true)) //Son1和Son2都等待　　{　　if(Son_a==1) //Son1執(zhí)行　　{　　Son1_lag=false;//Son1

54、等待取消　　Son1(); //處于等待的Son1()自動(dòng)調(diào)用　　Son_a=2; //優(yōu)先級讓給Son2　　}　　else

55、　　{　　Son2_lag=false;//Son2等待取消　　Son2(); //處于等待的Son2()自動(dòng)調(diào)用　　Son_a=1; //優(yōu)先級讓給Son1　　}&l

56、t;b>　　}　　else 　　{　　if(Son1_lag==true)　　{　　Son

57、1_lag=false; //Son1等待取消　　Son1(); //處于等待的Son1()自動(dòng)調(diào)用　　Son_a=0;　　}　　else if(Son2_lag==true)</

58、p>　　{　　Son2_lag=false; //Son2等待取消　　Son2(); //處于等待的Son2()自動(dòng)調(diào)用　　Son_a=0;

59、;　　}　　}　　}　　break;　　case 2:

60、　cout<<"Son1調(diào)用."<<endl;　　if(orange==0)　　{　　Son1_lag=true; //Son1處于等待　　Print();</

61、b>　　if(Son2_lag==false)　　Son_a=1; //用于判斷Son1和Son2等待的先后性　　}　　else<b

62、>　　{　　Son1();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1)

63、 //Father和Mother同時(shí)處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;

64、　　}　　else //Father和Mother同時(shí)處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother()

65、;　　MonFa_c=1;　　}　　}　　else　　{&

66、lt;/p>　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　Mo

67、nFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag==true)//只有Mother處于等待，調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;

68、　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}　　}<b&g

69、t;　　break;　　case 3:　　cout<<"Son2調(diào)用."<<endl;　　if(orange==0)　　{</

70、p>　　Son2_lag=true; //Son2處于等待　　Print();　　if(Son1_lag==false)　　Son_a=2;　　}&

71、lt;/b>　　else　　{　　Son2();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))

72、　　{　　if(MonFa_c==1)//Father和Mother同時(shí)處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{　　Father_lag=false;<p&g

73、t;　　Father();　　MonFa_c=2;　　}　　else //Father和Mother同時(shí)處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{

74、　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=1;　　}　　}

75、　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用Father　　{　　Father

76、_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用Mother

77、;　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}<p&g

78、t;　　}　　}　　break;　　case 4:　　cout<<"Daughter1調(diào)用.&qu

79、ot;<<endl;　　if(apple==0)　　{　　Daughter1_lag=true; //Daughter1等待　　Print();<p&g

80、t;　　if(Daughter2_lag==false)　　Daughter_b=1;　　}　　else　　{　　D

81、aughter1(); 　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) //Father和Mother同時(shí)處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用<

82、p>　　{ 　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;　　}　　else /

83、/Father和Mother同時(shí)處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa_c=1;<

84、p>　　}　　}　　else　　{　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)

85、用　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=0;　　}

86、;　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用　　{　　Mother_lag=false;　　Mother();　　MonFa

87、_c=0;　　}　　}　　}　　break;　　case 5

88、:　　cout<<"Daughter2調(diào)用."<<endl;　　if(apple==0)　　{　　Daughter2_lag=true;//Daughter2等待&l

89、t;/p>　　Print();　　if(Daughter1_lag==false)　　Daughter_b=2;　　}　　else&l

90、t;p>　　{　　Daughter2();　　if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))　　{　　if(MonFa_c==1) /

91、/Father和Mother同時(shí)處于等待，但Father先等待，因此先調(diào)用　　{　　Father_lag=false;　　Father();　　MonFa_c=2;<

92、p>　　}　　else //Father和Mother同時(shí)處于等待，但Mother先等待，因此先調(diào)用　　{ 　　Mother_lag=false;　　Mother()

93、;　　MonFa_c=1;　　}　　}　　else 　　{

94、　　if(Father_lag==true) //只有Father處于等待，調(diào)用　　{ 　　Father_lag=false;　　Father();

95、　MonFa_c=0;　　}　　else if(Mother_lag==true) //只有Mother處于等待，調(diào)用　　{ 　　Mother_lag=false;

96、　　Mother();　　MonFa_c=0;　　}　　}　　}<p&g

97、t;　　break;　　} //switch語句結(jié)束　　} //for語句結(jié)束　　} //main函數(shù)結(jié)束　　void Print() //Print函數(shù)（打印盤子剩余水果及各進(jìn)程等待狀態(tài)）<

98、;p>　　{　　cout<<"現(xiàn)在盤子里有"<<apple<<"個(gè)蘋果,"<<orange<<"個(gè)橘子,"<<"共有"<<apple+orange<<"個(gè)水果.&quo

99、t;<<endl;　　if(Father_lag==true)　　cout<<"Father進(jìn)程處于等待狀態(tài),";　　if(Mother_lag==true)　　cout<<"Mother進(jìn)程處于等待狀態(tài),

100、";　　if(Son1_lag==true)　　cout<<"Son1進(jìn)程處于等待狀態(tài),";　　if(Son2_lag==true) 　　cout<<"Son2進(jìn)程處于等待狀態(tài), ";</p&

101、gt;　　if(Daughter1_lag==true)　　cout<<"Daughter1進(jìn)程處于等待狀態(tài),";　　if(Daughter2_lag==true)　　cout<<"Daughter2進(jìn)程處于等待狀態(tài),";<

102、;/p>　　if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)

103、　cout<<endl;　　}　　void Father() //Father進(jìn)程　　{apple++;　　Print();<b&

104、gt;　　}　　void Mother() //Mother進(jìn)程　　{　　orange++;　　Print();&

105、lt;p>　　}　　void Son1() //Son1進(jìn)程　　{orange--;　　Print();　　}<p&g

106、t;　　void Son2() //Son2進(jìn)程　　{orange--;　　Print();　　}　　void Daughter1() //Daughter1進(jìn)程&l

107、t;p>　　{apple--;　　Print();　　}　　void Daughter2() //Daughter2進(jìn)程　　{

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計(jì)

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